Evolution und Entwicklung funktionaler Einheiten bei Cheliceraten

• Antragstellerin: Dr. Carolin Haug
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 312904847

Der evolutionäre Erfolg von Arthropoden scheint (zumindest teilweise) auf der Unterteilung des segmentierten Körpers in funktionale Einheiten, den Tagmata, zu basieren. Bei Cheliceraten (Skorpione, Spinnen, Milben usw.) wird das Tagmatisierungsmuster allgemein als sehr strikt angesehen: vorne das Prosoma, hinten das Opisthosoma. Allerdings wird diese scheinbar starre Körperorganisation bei verschiedenen Cheliceratengruppen aufgebrochen. Es gibt drei Typen von Tagmatisierungsabwandlungen, die im Rahmen dieses Projekts untersucht werden: 1) eine Unterteilung des Prosomas (z. B. in Pro-, Meso-, Metapeltidium); 2) die unterschiedliche Lage der Grenze zwischen Pro- und Opisthosoma; 3) die weitere Unterteilung des Opisthosomas (auch Meso- und Metasoma oder Prä- und Postabdomen genannt). Aus diesen Beobachtungen erwachsen drei übergeordnete Fragen: Wie konservativ ist das Tagmatisierungsmuster bei Cheliceraten überhaupt? Wie flexibel ist die Evolution von funktionalen Einheiten bei Cheliceraten? Welche funktionalen Einschränkungen fördern oder hemmen die Evolution neuer Unterteilungen von Tagmata? Zur Lösung dieser Fragen werden rezente und fossile Vertreter der verschiedenen Cheliceratengruppen untersucht werden; insbesondere werden auch Entwicklungsdaten einbezogen werden, soweit möglich auch von fossilen Vertretern. Mit Hilfe verschiedener moderner bildgebender Verfahren wie z. B. Polarisations- oder Fluoreszenzfotografie (mit und ohne Anfärben), serielle Schnitte mit anschließender 3D-Rekonstruktion oder Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) können auch kleinste Details sichtbar gemacht werden. Über Kooperationen mit verschiedenen Sammlungen, Wissenschaftlern und Händlern weltweit habe ich Zugang zu unterschiedlichsten Typen von Cheliceraten, rezent und fossil, adulten und jüngeren Stadien. Die Kombination von Entwicklungsbiologie und Paläontologie, beide mit modernen Bildgebungstechniken, ist die zentrale Stärke des hier vorgestellten Projekts um die Evolution der Körperorganisation bei Cheliceraten zu ergründen. Die Identifikation homologer Strukturen wird häufig durch deren spezialisiertes Aussehen erschwert, ein Problem, das aber durch Entwicklungsdaten umgangen werden kann. Während Vertreter verschiedener Cheliceratenlinien, z. B. Limulus polyphemus, oft als 'lebende Fossilien' angesprochen werden, besitzen sie doch viele Apomorphien (evolutive Neuerungen). Mit Hilfe von gut erhaltenen fossilen Vertretern können diese erkannt und 'abgezogen' werden. Nur durch diesen interdisziplinären Ansatz wird es möglich sein die Mechanismen hinter der evolutionären Veränderung von Tagmatisierungsmustern zu erkennen, z. B. Veränderungen im Ablauf der Individualentwicklung (Heterochronie) und dann ein fundiertes Szenario für die Evolution der Cheliceraten zu zeichnen. Abschließend erwarte ich wichtige neue Einblicke in den Einfluss der Tagmatisierung als 'Arbeitsteilung' auf den evolutionären Erfolg der Cheliceraten und auch aller sklerotisierter Arthropoden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen